基于ARM+DSP的视频处理系统设计与实现

论文摘要

现代信息技术的迅猛发展和人们生活质量的提高,使得视频处理方面的研究与应用,尤其是实时图像处理受到了广泛关注。近年来,DSP技术的不断发展,将数字信号处理领域的理论研究成果应用到实际系统中,并推动了新理论和应用的发展,对视频处理等领域的技术发展起到了十分重要的作用。同时,随着网络、移动通讯和多媒体技术的飞速发展,嵌入式系统也得到更加广泛的应用。本文分析了嵌入式系统、DSP技术、以及视频处理系统等领域的最近发展现状,结合本实验室在嵌入式开发、H.264图像编解码、DSP技术三个方面的研究成果和实际开发经验,提出了采用TI C6000系列的TMS320DM642和ARM（S3C2410）为主体的硬件系统架构,设计了一种基于ARM+DSP的嵌入式视频处理系统。该系统将专门用于视频图像处理的DSP与在通讯和实时控制方面具有独特优势的ARM处理器结合起来,为嵌入式实时环境下一些复杂算法的实现问题开辟了新的途径。文中首先介绍了系统的相关技术及标准,包括控制端用到的ARM技术和处理端的DSP技术及核心处理算法H.264编码原理,给出了系统的整体架构及设计思路。整个系统分控制端和处理端以及两者之间的通信三个部分,控制端主要由一个最小系统、LCD及触摸屏和矩阵键盘构成,在ARM上移植了Linux操作系统,并在其上编写了外设驱动。处理端包括视频输入、输出模块、存储模块、网络传输模块,移植了基于基本档次的T264代码到DM642中,并进行了优化,完成了视频信号的采集和回显程序的编写,并将采集、处理、回显三个进程加入到BIOS中,实现了处理端的功能。两者通信采用HPI16模式的通信方式。最后,就系统的性能进行了测试,给出了测试效果图,并对结果进行了详细分析。在文章的最后,总结了课题研究所取得的成果及其不足之处;给出了系统进一步研究和改进的思路。嵌入式是未来发展的主流,随着本系统的进一步完善,必将具有更加广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 视频处理系统的发展现状
• 1.3 课题来源及本文主要研究工作
• 1.4 本论文的组织安排
• 第2章 相关技术及系统架构
• 2.1 ARM+DSP技术简介
• 2.1.1 嵌入式技术概述
• 2.1.2 DSP概述
• 2.1.3 ARM与DSP通信接口技术
• 2.2 H.264视频编码标准
• 2.2.1 视频编码中的基本概念
• 2.2.2 H.264的档次与级别
• 2.2.3 H.264编码器结构及工作原理
• 2.3 系统整体架构及设计思路
• 第3章 系统硬件电路设计
• 3.1 控制端硬件设计
• 3.1.1 SDRAM
• 3.1.2 NAND FLASH
• 3.1.3 LCD及触摸屏
• 3.1.4 矩阵键盘
• 3.2 视频处理端硬件电路设计
• 3.2.1 视频输入、输出电路
• 3.2.2 10M/100M自适应以太网
• 3.2.3 存储模块接口电路
• 3.3 通信接口电路设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 控制端LINUX软件系统移植及驱动实现
• 4.1 系统引导代码vivi for S3C2410移植
• 4.1.1 交叉编译环境的建立
• 4.1.2 vivi的修改与移植
• 4.2 Linux 2.6.14内核的移植
• 4.2.1 ARM-Linux的启动过程
• 4.2.2 Linux内核裁剪与移植的实现
• 4.3 Linux中设备驱动实现
• 4.3.1 GPIO按键驱动
• 4.3.2 LCD驱动加载
• 4.3.3 HPI驱动实现
• 4.4 本章小结
• 第5章 处理端软件实现过程
• 5.1 BIOS实时操作系统
• 5.1.1 DSP/BIOS介绍
• 5.1.2 DSP/BIOS的内核技术
• 5.1.3 BIOS在本系统中的应用
• 5.2 H.264的移植与优化
• 5.2.1 H.264在DM642上的移植
• 5.2.2 H.264在DM642中的优化
• 5.3 系统处理端流程实现
• 5.3.1 系统处理端流程与软件实现
• 5.3.2 DSP程序的加载与启动
• 5.4 系统测试结果与分析
• 5.4.1 系统测试效果图
• 5.4.2 测试结果分析
• 第6章 总结与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 以后工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文